Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: Земля меняет кожу. Лавины, обвалы, оползни, провалы

Под земной корой расположены твердые слои верхней мантии. С земной поверхности до них простираются зоны тектонических разломов, подвижки в которых приводят к землетрясениям. Вещество внешней части верхней мантии находится в расплавленном и полурасплавленном состоянии. Из-за огромного давления и высокой температуры на геологических масштабах времени вещество мантии пластично и подвержено конвекции. Циркуляция мантийного расплава перемещает литосферные плиты и формирует облик земной поверхности.

Схема строения земной коры и литосферы.

Мощность мантии доходит до трёх тысяч километров. Это недоступная глубина для инструментальных исследований и её изучение стало возможным только с начала прошлого века благодаря наблюдениям за землетрясениями. Сейсмические волны «просвечивают» вещество мантии и по их характеристикам можно оценить её строение и физико-химическое состояние.

Циркуляция мантийного расплава является причиной образования гор, вулканизма и различных сейсмических процессов вдали от краёв тектонических плит как это происходит в районе Гавайских островов. В состоящей из силикатных расплавов мантии происходит перенос тепла из центра Земли к поверхности, и время от времени возникают т.н. мантийные плюмы. Это пробивающие литосферу к дневной поверхности раскалённые струи мантийного вещества.

Ниже мантии находится сложенное из тяжелых металлов, преимущественно железа, земное ядро. Здесь плотность вещества и температура значительно увеличиваются. Так, температура пограничного слоя между земным ядром и мантией на глубине 2700 километров составляет 2200 градусов по Цельсию, а мощность теплового потока из ядра Земли в нижние слои мантии оценена примерно в тринадцать тераватт.

В центре Земли температура выше, чем на поверхности Солнца, поскольку при распаде радиоактивных элементов излучается тепло. Оно и сохранившийся с момента формирования планеты жар служат основными источниками энергии для перемещения вещества внутри и на поверхности планеты.

Одним из крупных достижений современной науки является создание теории тектоники плит создавшей основу для понимания целого ряда геофизических и геологических явлений. Ещё в XVII веке совпадение очертаний береговых линий западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки наводило на мысль о том, что континенты перемещаются.

В 1620 году английский философ Франсис Бэкон в трактате «Novum Organum scientiarum» (Новый Органон) первым обратил внимание на поразительное сходство береговой линии континентов по разные стороны Атлантики.

Иллюстрация из книги Антонио Снидера-Пеллегрини «La Création et ses mystères dévoilés» (Мироздание и его разоблачённые тайны, 1858) с положением континентов до и после возникновения Атлантического океана.

В 1858 году итальянский географ Антонио Снидер-Пеллегрини соединил в один пять континентов. Он предположил, что Америка есть не что иное, как отколовшаяся от Африки и Европы легендарная Атлантида о которой сообщал Платон.

В 1912 году немецкий учёный приват-доцент Марбургского университета Альфред Лотар Вегенер выдвинул гипотезу континентального дрейфа, по которой относительное положение континентов менялось на протяжении истории Земли. В опубликованной в журнале «Geologische Rundschau» статье «Die Entstehung der Kontinente» (Происхождение континентов, 1912) и книге «Die Entstehung der Kontinente und Ozeane» (Возникновение материков и океанов, 1915) Вегенер привел аргументы в пользу того, что в далеком прошлом континенты были одной структурой. Тем не менее, научное сообщество отвергло его теорию и только в шестидесятых годах прошлого века идея Вегенера о движениях в твердой оболочке Земли (мобилизм) снова возродилась.

К 1960 году составлена карта рельефа дна Мирового океана. Она показала, что в центре океанов расположены срединно-океанические хребты, возвышающиеся в среднем до двух километров над покрытыми осадками абиссальными равнинами.

В 1962—1963 годах американские геологи Роберт Дитц (Robert Sinclair Dietz) и Гарри Хесс (Harry Hammond Hess) выдвинули гипотезу спрединга – геодинамического процесса раздвигания литосферных плит под воздействием нагнетаемого снизу магматического расплава в области рифтов срединно-океанических хребтов.

Последующими исследованиями рельефа и палеомагнетизма океанического дна было доказано существование процессов расширения (явление спрединга) океанической коры и пододвигания одних частей коры под другие (явление субдукции). Оказалось, что остывание вынесенных на поверхность горных пород и движение вещества привели к тому, что со временем твёрдая оболочка Земли оказалась раздробленной на большие и малые фрагменты – литосферные плиты. Эти мегаобазования и вместе с ними материки как бы «плавают» на поверхности раскаленной и вязкой астеносферы – верхней части мантии.

В современную геологическую эпоху литосферу планеты образуют восемь мегаплит, десятки меньшего размера и множество мелких. Свыше 90% земной поверхности занимают мегаплиты, и на их границах сосредоточена основная магматическая, сейсмическая и тектоническая активность на планете.

Тепловая конвекция в астеносфере является основной причиной движения литосферных плит. За миллионы лет под воздействием гравитационных и ротационных сил они совершают сложные движения. Плиты разворачиваются, и отрываются друг от друга. Одна плита может погружаться под другую, и перемещаться на значительные расстояния. Например, в Красном море со скоростью двух-пяти сантиметров в год расходятся Аравийская и Африканская литосферные плиты.

Континент Австралия смещается в год примерно на семь сантиметров в северо-западном направлении. За шесть лет он сдвигается на метр, а за шестьдесят лет на десять метров. Из-за этого время от времени производится корректировка долготы и широты на местных картах. Это достаточно важно, поскольку данные глобальных навигационных спутниковых систем вступают в противоречие с локальными координатами, которые не передвигаются вместе с континентами. С 1994 года Австралия «переехала» примерно на полтора метра к северу.

Инструментально доказано, что скорость перемещения литосферных плит может достигать более десяти сантиметров в год. Казалось бы, это немного, но если принять горизонтальный размер одной плиты примерно около одной тысячи километров, то время её существования составит примерно десять миллионов лет. Иными словами, вся история вида Homo sapiens несопоставима с временным масштабом тектонических процессов на Земле.